problema relacionado con la compuerta AND usando diodo

  

Y sabemos que cuando conectamos ambos diodos a GND (lógica 0), la corriente fluye de Vcc a los dos diodos ya que ambos están polarizados en forma directa, y no habrá corriente que pase a través del terminal de salida porque todos los La corriente se pasa a través de los diodos para la mayor diferencia de potencial.

Ya estás confundido. Específicamente, "no habrá ningún paso actual a través de la salida" no es necesariamente cierto. Para este tipo de compuerta lógica, y de hecho la mayoría de tipos de compuertas lógicas , definimos los valores de verdad por voltajes, no por corrientes . Por ejemplo, ¿qué pasa con esto?

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Aquí, tenemos tu puerta AND. Ambas entradas están conectadas a tierra (baja, falsa). La salida es falsa, lo que significa una baja tensión. Pero hemos conectado la salida a una resistencia pullup (R2), y la corriente fluye a través de la salida, a través de la ruta indicada por las flechas.

Piense en por qué la salida es de bajo voltaje. Con los diodos conectados a tierra, la corriente puede fluir a través de R1 o R2. ¿Qué le sucede a una resistencia que tiene una corriente a través de ella? Hay un voltaje a través de él, por la ley de Ohm:

$$ V = I R $$

¿Cuánta corriente fluirá? Exactamente suficiente para hacer que el voltaje a través de la resistencia sea igual a V1, menos la caída de voltaje de los diodos.

De hecho, no importa lo que se conecte a la salida: la corriente fluirá hasta que la salida esté en un voltaje bajo (tierra más la caída de voltaje del diodo). Si eso no es cierto, entonces la corriente fluirá hasta que lo sea, o quemarás un fusible. Esperemos que estés diseñando para no quemar un fusible.

Sin embargo, si ninguno de los diodos está conectado a tierra, entonces no hay camino desde la salida a tierra. La corriente en cambio fluirá a través de R1. Para que la compuerta lógica funcione correctamente, esto necesita aumentar el voltaje de salida, pero aquí es donde nos encontramos con una limitación de este tipo de lógica. Considera:

^{simular este circuito}

Con las entradas altas, los diodos no están llevando la salida a cerca de 0V. En cambio, hay un camino para la corriente que se muestra con las flechas. Pero ¿cuál es el voltaje de salida? R1 y R2 forman un divisor de voltaje . La corriente a través de R1 y R2 es igual, y también tienen la misma resistencia. Por lo tanto, podemos inferir de la ley de Ohm que el voltaje a través de ellos es igual, y como están conectados a través de V1, la caída total de voltaje a través de ellos debe ser de 5V. Por lo tanto, el voltaje de salida es de 2.5V.

Eso no es exactamente lo que quieres en una puerta lógica. Idealmente, la salida es de 5 V, sin importar lo que pongas en la salida. Para esta puerta lógica, eso solo es cierto si dejamos la salida abierta, o reemplazamos R2 con una resistencia mucho más grande. Esta es una restricción bastante limitante, por lo que no es una topología popular para una puerta lógica.

  

aquí viene mi pregunta. Cuando ambos diodos de entrada están conectados a GND, hay un flujo de corriente a través de los dos diodos, pero ¿por qué no a través del LED?

Aquí hay un caso más simple para ilustrar ese problema:

^{simular este circuito}

Si no queda claro a partir de eso, intente construirlo solo con un LED, luego solo con un diodo de silicio normal como el 1N4148. ¿Cuál es el voltaje a través de los diodos en estos casos? ¿Por qué es eso?

  

... por lo tanto, hay una diferencia potencial entre el Vcc y el cátodo del LED.

Incorrecto. Como hemos conectado uno de los diodos a tierra, no hay forma de que el ánodo del LED esté en Vcc; a lo sumo, sería la tensión directa del diodo conectado a tierra.

Aquí, intenta jugar con esta simulación. La corriente a través del LED me parece un poco alta, por lo que quizás el modelo no sea muy bueno, pero debería darle una idea. La simulación dice que la corriente del LED será 22uA con V1 = 400mV (cerca de cero). D1 es un LED rojo por lo que el Vf es relativamente bajo. La corriente a través de D2 es más de 800uA según esta simulación.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}